Материал: 10. Детали машин Классификация деталей машин

 

Геометрические параметры резьбы.

Основными параметрами резьбы являются (рис. 6):

d - номинальный диаметр резьбы (наружный диаметр болта или винта), этот диаметр входит в обозначение резьбы и во всех документах указывается в миллиметрах, например, М5, М8, М24 (буква М указывает, что резьба метрическая);

d₁ – внутренний диаметр резьбы гайки – диаметр цилиндра, касающегося вершин гребней резьбы в гайке (номинальные значения d и d₁одинаковы для винта и гайки, зазоры во впадинах образуются за счет предельных отклонений размеров диаметров);

d₃ - внутренний диаметр резьбы винта – диаметр цилиндра, касающегося дна впадин между гребнями резьбы;

d₂ - средний диаметр резьбы – диаметр цилиндра, на котором толщина выступов резьбы равна ширине впадин между ними;

p - шаг резьбы – расстояние между одноимёнными точками двух соседних гребней резьбы;

p_h - ход резьбы – расстояние между одноимёнными точками двух соседних гребней резьбы, принадлежащих одному гребню нарезки;

α - угол профиля резьбы - угол между ее смежными боковыми сторонами в плоскости осевого сечения;

ψ - угол подъёма резьбы - угол подъема развертки винтовой линии по среднему диаметру.

Ось резьбы – прямая, относительно которой происходит винтовое движение плоского контура, образующего резьбу.

По шагу резьбыразделяются на основные и мелкие. Мелкие резьбы для тех же диаметров имеют меньший шаг того же профиля, что и в основной резьбе. Применение мелких резьб меньше ослабляет сечение деталей и благодаря меньшему углу спирали нарезки лучше предохраняет соединение против самоотвинчивания.

Для диаметров свыше 20 мм уже обычно применяются мелкие резьбы.

Пример обозначения резьбы:

М16х2 - основная;    М16х1,5 - мелкая.

Здесь: М - метрическая; 16 - номинальный (наружной) ди­аметр резьбы в мм; 2 и 1,5 - шаг резьбы в мм.

 

По назначению резьбы делятся на крепежные, крепежно-уплотняющие, резьбы для передачи движения и специальные (например, ниппельные).

К крепежным резьбам относят метрическую (рис. 6, а), дюймовую (рис. 6, б) и специальную (часовую).

Крепежно-уплотняющие резьбы используют в резьбовых изделиях, предназначенных как для скрепления деталей, так и для создания герме­тичности. К ним относятся резьбы: трубная цилиндрическая (см. рис. 6, в), трубная коническая (см. рис. 6, д), коническая дюймовая, круглая (см. рис. 6, е).

Резьбы для передачи движения, применяемые в передачах винт-гайка: прямоугольная, трапецеидальная, упорная (см. рис. 6, ж—и).

Основные типы профилей резьбы, показанных на рис. 6: а — тре­угольный; з — трапецеидальный; и — упорный; е — круглый; ж — прямо­угольный.

 

Метрическая резьба является основной крепежной резьбой.

Метрическая резьба (см. табл.1) является основным типом кре­пежной резьбы. Профиль резьбы установлен ГОСТ 9150–81 и представляет собой равносторонний треуголь­ник с углом профиля α= 60°. Профиль резьбы на стержне отличается от профиля резьбы в отверстии ве­личиной притупления его вершин и впадин. Основными параметрами метрической резьбы являются: номиналь­ный диаметр – d(D) и шаг резьбы – Р, устанавливае­мые ГОСТ 8724–81 в миллиметрах.

Метрические резьбы бывают с крупным и мелким шагом (табл. 2). По ГОСТ 8724–81 каждому номинальному размеру резьбы с крупным шагом соответствует несколько мел­ких шагов. Резьбы с мелким шагом применяются в тонкостенных соединениях для увеличения их герметич­ности, для осуществления регулировки в приборах точ­ной механики и оптики, с целью увеличения сопро­тивляемости деталей самоотвинчиванию. В случае, если диаметры и шаги резьб не могут удовлетворить функци­ональным и конструктивным требованиям, введен СТ СЭВ 183–75 «Резьба метрическая для приборо­строения». Если одному диаметру соответствует несколь­ко значений шагов, то в первую очередь применяются большие шаги. Диаметры и шаги резьб, указанные в скобках, по возможности не применяются.

В случае применения конической метрической (см. табл.1) резьбы с конусностью 1:16 профиль резьбы, диаметры, шаги и основные размеры установлены ГОСТ 25229–82. При соединении наружной конической резьбы с внутренней цилиндрической по ГОСТ 9150–81 должно обеспечиваться ввинчивание наружной кониче­ской резьбы на глубину не менее 0,8.

 

Таблица 2. Метрическая резьба (размеры, мм)

d	Резьба с крупным шагом			С мелким шагом
	p	d1	d2	p	d1
6	1	4,918	5,350	0,75	5,188	5,513
8	1,25	6,647	7,188	1	6,918	7,350
10	1,5	8,376	9,026	1,25	8,647	9,188
12	1,75	10,106	10,863		10,647	11,188
(14)	2	11,835	12,701	1,5	12,376	13,026
16	2	13,835	14,701	1,5	14,376	17,026
(18)	2,5	15,294	16,376	1,5	16,376	1-7,026
20	2,5	17,294	18,376	1,5	18,376	19,026
(22)	2,5	19,294	20,376	1,5	20,376	21,026
24	3	20,752	22,051	2	21,835	22,701
(27)	3	23,752	25,051	2	27,835	28,701

Примечание. В таблице приняты следующие обозначения: d — наружный диаметр резьбы (болта);

р — шаг резьбы; d₁ — внутренний диаметр наружной резьбы; d₂ — сред­ний диаметр наружной резьбы.

 

Дюймовая резьба(см. рис. 6, б) относится к крепежной резьбе.

В настоящее время не существует стандарт, регла­ментирующий основные размеры дюймовой резьбы. Ранее существовавший ОСТ НКТП 1260 отменен, и приме­нение дюймовой резьбы в новых разработках не допус­кается. В СНГ ее применяют только для резьбовых деталей старых, а также им­портных машин (США и др.). Дюймовая резьба характеризуется тем, что имеет треугольный профиль с углом α= 55°, а диаметр измеряется в дюй­мах, шаг — числом ниток резьбы на длине в 1".

Эта резьба была стандартизована для наружных диаметров d= 3/16" - 4" и числом ниток на 1" от 28 до 3. При обозначении дюймовой резьбы наружный диаметр указывают в дюймах.

Коническая дюймовая резьба (угол профиля 60°, конусность 1:16) обеспечивает герметичное соединение без применения дополнительных уплотняющих материалов при более равномерном в сравнении с другими резьбами распределении нагрузки по виткам, позволяет компенсировать износ нарезки за счёт затяжки при завинчивании. Детали с конической резьбой широко применяются в гидравлических и смазочных системах. Резьбовые соединения с этой резьбой выдерживают без потери герметичности давление до нескольких десятков МПа.

 

Трубную цилиндрическую(рис.6,в) резьбу используют как крепежно-уплотняющую. В соответствии с ГОСТ 6367–81 трубная цилиндри­ческая резьба имеет профиль дюймовой резьбы, т.е. равнобедренный треугольник с углом при вершине, рав­ным 55° (см. табл.1). Для лучшего уплотнения резьбу выполняют с закругленным треугольным профилем без зазоров по выступам и впадинам. Условное обозначение резьбы дается по внутреннему диаметру (в дюймах) трубы, на которой она нарезана.

Резьба стандартизована для диаметров от 1/16" до 6" при числе шагов z от 28 до 11. С целью максимального сохранения толщины стенок трубы трубная резьба выполняется «мелкой», то есть с уменьшенными шагами. Номинальный размер резьбы условно отнесен к внутреннему диаметру трубы (к величине условного прохода). Так, резьба с номи­нальным диаметром 1 мм имеет диаметр условного прохода 25 мм, а наружный диаметр 33,249 мм.

Трубную резьбу применяют для соединения труб бытовых водопроводных и отопительных систем, а также тонкостенных деталей цилиндрической формы. Такого рода профиль (55°) рекомендуют при повышен­ных требованиях к плотности (непроницаемости) труб­ных соединений. Применяют трубную резьбу при соеди­нении цилиндрической резьбы муфты с конической резь­бой труб, так как в этом случае отпадает необходи­мость в различных уплотнениях.

 

Трубную  коническую(рис.6,д) резьбу используют как крепежно-уплотняющую.  

Параметры и размеры трубной конической резьбы определены ГОСТ 6211–81, в соответствии с которым профиль резьбы соответствует профилю дюймовой резь­бы (см. табл.1.2.1). Резьба стандартизована для диаметров от 1/16" до 6" (в основной плоскости размеры резьбы соответствуют размерам трубной цилиндрической резьбы).

Нарезаются   резьбы   на  конусе с углом   конусности φ/2 = 1°47'24" (как и для метрической конической резь­бы), что соответствует конусности 1:16.

Конические резьбы обеспечивают герметичность соединения резь­бовых деталей без специальных уплотнений. Применение конической резьбы позволяет резко уменьшить время (угол относительного поворота винта и гайки) завинчивания и отвинчивания, что часто имеет решающее значение для быстроразборных соединений. Применяется резьба для резьбовых соединений топ­ливных, масляных, водяных и воздушных трубопроводов машин и станков. Для возможности свертывания конических резьб с цилиндрическими, биссектриса угла профиля конусной резьбы по ГОСТ перпендикулярна оси.

 

Прямоугольная резьба(см. рис.6, ж) относится к резьбам для пе­редачи движений под нагрузкой; имеет прямоугольный или квадратный про­филь; диаметр и шаг измеряют в миллиметрах. Прямоугольная резьба не стандартизована и применяется сравнительно редко, так как наряду с преимуществами, заключающимися в более высоком коэффициенте полезного действия, чем у трапецеидальной резьбы, она менее прочна и сложнее  в производстве. Она легко изготавливается на токарно-винто­резных станках, но неудобна для массового производства. Углы во впадинах являются сильными концентраторами напряжений, что резко снижает усталостную прочность винта. По этой причине резьба применяется ограниченно в малонагруженных передачах.  Ее заменяют трапе­цеидальной — более удобной в изготовлении. Применяется при изготовлении винтов, домкратов и ходовых винтов.